钢结构课程设计门式刚架设计
轻型门式刚架钢结构设计(配pkpm4.1实操)
连续实腹式檩条；
（2）C形和Z形檩条，宜将上翼缘肢尖（或卷边）朝向屋脊 方向；
（3）屋脊檩条应采用双檩条方案，并应在高度1/3处用圆钢
或钢管相互拉结； （4）檩条跨度由主刚架柱距决定；
（5）檩条间距应综合考虑天窗、通风屋脊、采光带、天沟、
屋面材料、檩条规格等因素，一般应等间距布置，但在屋脊 和檐口处，为便于屋脊盖板和天沟收边，檩条布置应做局部
柱间支撑和屋面支撑必须布置在同一开间内，形成抵抗纵向荷载 的支撑桁架；
刚性系杆可由檩条兼作，此时檩条应满足对压弯构件的刚度和承 载力要求。若不满足，应另设刚性系杆； 交叉支撑可采用张紧的圆钢，屋盖横向水平支撑可仅设在靠近上 翼缘处，
• 支撑系统的传力途径：
山墙墙板
墙梁
墙架柱
屋盖水平支撑系统
实腹式檩条 热轧型钢 H型钢 冷弯薄壁型钢 适用于荷载较大的屋面 适用于压型钢 板的轻型屋面
直卷边和斜卷边Z形檩条适用于屋面坡度i＞1/3的情况。卷边C形檩 条适用于屋面坡度 i≤1/3的情况，其截面在使用中互换性大，用钢量省。
适用于屋面坡度>1/3
适用于屋面坡度≤1/3
檩条的布置和连接 （1）优先选用冷弯卷边槽钢C形和冷弯卷边Z形钢等简支或
a)
柱 双螺母及垫板
b)
柱 双螺母及垫板
底板
底板
锚栓
锚栓
铰接柱脚
a) 柱 加劲板 底板 锚栓
b)
柱 锚栓支承托座 加劲板 底板 锚栓
刚接柱脚
次梁与主梁连接示意，a，b，c为铰接连接，d为固结连接
（a）
（b）
（c）
（d）
二、门式刚架结构设计分析
吊车梁
天窗架
山墙抗风柱
(完整版)YJK门式刚架设计
YJK门式刚架设计用户例题展示：例题：单跨双坡门式刚架1.设计条件刚架跨度30m，柱高6m，柱距6m，屋面坡度1/10，柱网及平面布置见图，刚架形式及几何尺寸见图，屋面及墙面为压型钢板复合板。
檩条及墙梁为薄壁卷边C型钢，檩条间距 1.5m，钢材采用Q345钢。
2.荷载（1）永久荷载标准值(水平投影)屋面板及保温屋0.35 KN/m2檩条、拉条、支撑等0.05 KN/m2悬挂设备及照明灯0.10 KN/m2合计0.5KN/m2;（2）可变荷载标准值屋面活荷0.5KN/m2（3）风荷载标准值基本风压值0.5KN/m2;地面粗糙度系数按B类取值；风荷载高度变化系数按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定采用。
当高度小雨10m时按10m高度处的数值采用，??2= 1.0；风荷载体型系数按荷载规范表8.3.1取用。
3.构件设计（1）门式刚柱、门式刚梁根据门规宽厚比、高厚比要求选用截面分别为：变截面柱H600~400x300x8x12,门式刚梁分成三段截面分别为：变截面H600~400x300x8x12,等截面H400x300x8x12, 变截面H400~600x300x8x12;（2）压型钢板厚度0.6mm。
（3）檩条选用C型薄壁卷边槽钢，檩条间距 1.5m，（4）屋面支撑系统：水平交叉支撑采用?16圆钢；（5）边跨及屋脊系杆采用圆钢管?200×180；（6）柱间交叉支撑采用角钢L80x6；（7）抗风柱截面为H400x250x8x10.一：建模型采用普通建模方式1：布置网格2：布置门式刚柱、门式刚梁（1）变截面边柱要根据柱外皮位置来定义垂直边（2）由于工业建筑边柱的定位轴线宜取柱外皮，可以填写偏轴偏心来实现，并在支撑布置以及边跨系杆布置时也要考虑偏心；也可以不考虑柱偏心避免建模的繁琐，使两边跨轴线向屋脊线各移动H（小头）/2，轴线跨度减小400即可。
如下轴线网格：3：布置柱间支撑及抗风柱4：布置屋面系杆、交叉支撑5：点高找坡使用三点点高时首先要选择三点来确定一个面，然后选择在这个面上的构件。
门式刚架设计例题门式刚架轻型房屋钢结构图集
门式刚架设计例题门式刚架轻型房屋钢结构图集以下是五个门式刚架设计例题的轻型房屋钢结构图集。
每个数据集都包含大约250个字。
例题1：门式刚架设计-轻型钢结构这个设计例题展示了一个轻型钢结构门式刚架的设计方案。
该方案基于建筑物的使用需求和工程条件，并结合了钢材的特性和优势来实现。
设计图集包括房屋的平面布置图、剖面图和详细的建筑物尺寸和钢材规格。
此外，还包括门式刚架的节点连接细节和房屋的承载体系等信息。
例题2：门式刚架设计-轻型房屋钢结构施工图这个设计例题展示了一个轻型房屋钢结构门式刚架的施工图。
施工图集包括门式刚架的整体布置图、内外墙立面图、构造剖面图以及具体的建筑结构尺寸和钢材规格。
此外，还包括门式刚架的节点连接细节、承重墙和墙柱的布置等信息。
施工图集的目的是提供给施工人员清晰且可执行的工程图纸，以便他们能够准确地落地到实际施工中。
例题3：门式刚架轻型房屋钢结构节点设计这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的节点设计。
节点设计是门式刚架设计中至关重要的一部分，它直接影响着房屋的稳定性和承载能力。
设计图集包括门式刚架各个节点的细节剖面图和节点构造图。
每个节点的设计要求和材料规格也被详细列出。
此外，还包括节点连接的焊接方法和规范要求。
例题4：门式刚架轻型房屋钢结构承载体系设计这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的承载体系设计。
承载体系设计是门式刚架设计的基础，它确定了建筑物的整体结构和承载能力。
设计图集包括门式刚架承载体系的平面布置图、剖面图和细节构造图。
详细说明了承载体系的构成、每个构件的规格和承载能力要求。
此外，还包括门式刚架的荷载计算结果和结构安全性分析。
例题5：门式刚架轻型房屋钢结构材料选择这个设计例题展示了门式刚架轻型房屋钢结构的材料选择。
材料选择是门式刚架设计中至关重要的一环，它直接影响到房屋的质量和使用寿命。
设计图集包括门式刚架使用的各种钢材的规格和特性。
钢材的选择是根据构件的功能、承载能力和经济性来确定的。
钢结构门式刚架结构设计
(2) 工字形截面压弯构件在剪力V、弯矩M和轴力N共同作用下
当V≤0.5Vd 时
M
M
N e
Me
N
We
Ae
当0.5Vd ＜V≤Vd 时
M
M
N f
M
N e
M
N f
1
V 0.5Vd
2 1
当为双轴对称截面时
M
N f
Af (hw
t)( f
N
A)
1.3.3.3 梁腹板加劲肋的配置
梁腹板应在与中柱连接处、较大集中荷截作用处和翼缘 转折处设置横向加劲肋。其间距a取hw~2 hw 。中间加劲肋的 设置应满足屈曲后强度计算要求。中间加劲肋除承受集中荷 载和翼缘转折产生的压力外，还应承受拉力场产生的压力：
b1 15 235
t
对于梁柱的腹板:
hw 250 235
tw
fy
腹板应按规程要求计算有效宽度。
(3)
图1.6 截面尺寸
(2)腹板屈曲后强度利用
工字形截面构件腹板的受剪板幅，当腹板高度变化
不超过60mm/m时可考虑屈曲后强度（拉力场），其抗剪 承载力设计值应按下列公式计算：
Vd hwtw fv
柱距：6m，7.5m或9m 挑檐：0.5~1m 温度区段：纵向≤300m，横向≤150m。
设置伸缩缝的方法：双柱；檩条和屋面板构造
有吊车时设置双柱，加插入距
图1.4 有吊车时的插入距
﹡檩条布置
❖ 一般等间距布置，间距由计算确定； ❖ 屋脊附近双檩（距屋脊≤200mm ）； ❖ 天沟附近布置一根以固定天沟； ❖ 考虑天窗、采光带等的具体情况。
型钢板始见用于屋面和墙面； 20世纪90年代初外国轻钢企业进入中国大陆，带动了内资
钢结构课程设计—门式钢架
门式钢架设计一、设计资料某厂房为单跨双坡门式刚架，长度150m ，檐高H=7.5m ，屋面坡度B=1/10，跨度L=15m ，柱距S=7.5m 。
刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。
屋面材料、墙面材料采用单层彩板。
檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边Z 型钢，间距为1.5m ，钢材采用Q235钢，焊条采用E43型。
基本风压 20.35/O W kN m ，地面粗糙度B 类。
二、结构平面柱网及支撑布置该厂房长度150m ，跨度12m ，柱距7.5m ，共有21榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。
厂房长度>60m ，因此在厂房第一开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆，檩条间距为 1.5m ；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高＞柱距，因此柱间支撑用分层布置，布置图详见施工图。
三、荷载的计算（一）计算模型的选取取一榀刚架进行分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。
厂房檐高7.5m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m ；屋面坡度为1：10。
因此得到刚架计算模型：（二）荷载取值计算1．屋盖永久荷载标准值屋面板20.60/kN m刚架斜梁自重（先估算自重）20.15/kN m合计0.752/kN m2．屋面可变荷载标准值屋面活荷载：按不上人屋面考虑，取为0.502/kN m，不考虑积灰荷载。
3．轻质墙面及柱自重标准值0.252/kN m4．风荷载标准值按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A的规定计算。
基本风压ω=1.05×0.45 kN/m2，地面粗糙度类别为B类；风荷载高度变化系数按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用，当高度小于10m 时，按10m高度处的数值采用，μz=1.0。
风荷载体型系数μs：迎风面柱及屋面分别为＋0.25和－1.0，背风面柱及屋面分别为－0.55和－0.65(CECS102：2002中间区)。
门式刚架课程设计
《房屋钢结构》门式钢架课程设计姓名：杜修磊学号：20110380班级：2011级土木3班指导教师：张杰2014年12月一、题目要求现有一单层门式钢架厂房，布置一台10t 中级工作制桥式吊车，单跨双坡，跨长18m 。
设计参数：1、建筑物安全等级为三级，设计使用年限为50年；2、基本风压为2/4.0m kN （50年一遇），B 类粗糙度；3、基本雪压为2/35.0m kN （50年一遇）；4、屋面恒载为2/3.0m kN ，屋面活载为2/5.0m kN ；5、抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，场地类别为II 类，抗震设防类别为丙类；6、基础顶面标高为0.000m 。
结构布置形式如图所示：二、输入参数工程名: 01************ PK11.EXE *****************日期:12/18/2014时间: 20:12:44设计主要依据:《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012);《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010);《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS 102:2002，2012年版);结果输出---- 总信息----结构类型: 门式刚架轻型房屋钢结构设计规范: 按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》计算结构重要性系数: 1.00节点总数: 9柱数: 4梁数: 4支座约束数: 2标准截面总数: 5活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置风荷载计算信息: 计算风荷载钢材: Q235梁柱自重计算信息: 柱梁自重都计算恒载作用下柱的轴向变形: 考虑梁柱自重计算增大系数: 1.20基础计算信息: 不计算基础梁刚度增大系数: 1.00钢结构净截面面积与毛截面面积比: 0.85门式刚架梁平面内的整体稳定性: 按压弯构件验算钢结构受拉柱容许长细比: 400钢结构受压柱容许长细比: 180钢梁(恒+活)容许挠跨比: l / 180柱顶容许水平位移/柱高: l / 180地震作用计算: 计算水平地震作用计算振型数： 3地震烈度：7.00场地土类别：Ⅱ类附加重量节点数：0设计地震分组：第一组周期折减系数:0.80地震力计算方法：振型分解法结构阻尼比：0.050按GB50011-2010 地震效应增大系数1.000窄行输出全部内容三、柱强度、稳定、配筋计算钢柱 1截面类型=16; 布置角度= 0; 计算长度：Lx= 13.07, Ly=5.50; 长细比：λx=52.1, λy=99.2构件长度= 5.50; 计算长度系数: Ux=2.38 Uy=1.00抗震等级: 三级截面参数: B1=250, B2=250, H=600, Tw=6, T1=10, T2=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002考虑腹板屈曲后强度，强度计算控制组合号:123,M=-148.31,N=98.89,M=-74.58,N= -93.62考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.483抗剪强度计算控制组合号:123,V=-43.30抗剪强度计算应力比 =0.126平面内稳定计算最大应力对应组合号:77,M=-67.25, N=281.33,M=-127.35,N= -276.05平面内稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =113.21平面内稳定计算最大应力比 =0.527平面外稳定计算最大应力 (N/mm*mm) =150.69平面外稳定计算最大应力比 =0.701门规CECS102:2002腹板容许高厚比 [H0/TW] =250.00翼缘容许宽厚比 [B/T] =15.00考虑屈曲后强度强度计算应力比= 0.483 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.126 < 1.0平面内稳定计算最大应力 < f=215.00平面外稳定计算最大应力 < f=215.00腹板高厚比 H0/TW=96.67 <[H0/TW]=250.00翼缘宽厚比 B/T=12.20 < [B/T]=15.00压杆,平面内长细比λ=52. ≤ [λ]=180压杆,平面外长细比λ=99.≤ [λ]=180构件重量 (Kg)=366.12四、梁强度、稳定、配筋计算1、钢梁 1截面类型=27; 布置角度=0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1=250, B2=250, H1=600, H2=450 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -28.81 -25.67 -26.71 -27.17 -27.06 -27.11 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 144.94 117.73 97.98 78.91 60.52 43.08 32.58 考虑屈曲后强度强度计算应力比 =0.457抗剪强度计算应力比 = 0.144平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) = 91.79平面内稳定计算最大应力比 =0.427平面外稳定最大应力(N/mm*mm) = 88.55平面外稳定计算最大应力比 = 0.412考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.457 < 1.0抗剪强度计算应力比 = 0.144 < 1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 84.17 < [H0/TW]= 250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 < [B/T] = 15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 -0.02 0.07 0.25 0.51 0.81 1.14最大挠度值 = 1.14 最大挠度/梁跨度 = 1/7910斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.28变形后斜梁坡度改变率 = 0.027<1/3构件重量 (Kg)=190.052、钢梁 3截面类型= 27; 布置角度= 0;计算长度： Lx=18.09, Ly=3.00构件长度= 3.01; 计算长度系数: Ux=6.00 Uy=1.00抗震等级: 三级变截面 H 形截面 H: B1= 250, B2= 250, H1=450, H2=600 T1=6 T2=10 T3=10轴压截面分类:X轴:b类, Y轴:c类构件钢号：Q235验算规范: 门规CECS102:2002--- 梁的弯矩包络 ---梁下部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7弯矩 -76.34 -76.03 -73.78 -65.87 -52.31 -34.94 -29.32梁上部受拉:截面 1 2 3 4 5 6 7 弯矩 0.00 0.05 3.26 7.03 11.35 16.23 32.58考虑屈曲后强度强度计算应力比 = 0.279抗剪强度计算应力比 = 0.097平面内稳定最大应力 (N/mm*mm) =56.33平面内稳定计算最大应力比 =0.262平面外稳定最大应力(N/mm*mm) =54.20平面外稳定计算最大应力比 =0.252考虑屈曲后强度计算应力比 = 0.279<1.0抗剪强度计算应力比 = 0.097<1.0平面内稳定最大应力 < f= 215.00平面外稳定最大应力 < f= 215.00腹板高厚比 H0/TW= 80.00 <[H0/TW]=250.00 (CECS102:2002)翼缘宽厚比 B/T = 12.20 <[B/T] =15.00--- (恒+活)梁的相对挠度 (mm) ---截面 1 2 3 4 5 6 7 挠度值 0.00 1.75 2.80 3.16 2.89 2.14 1.14最大挠度值 =3.16 最大挠度/梁跨度 = 1/ 2866斜梁坡度初始值: 1/10.00变形后斜梁坡度最小值: 1/10.32变形后斜梁坡度改变率 = 0.031<1/3构件重量 (Kg)= 373.00五、各种荷载组合模式下的验算1、风荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.580(mm) = H / 20952、地震荷载作用下柱顶最大水平（X 向）位移:节点(3), 水平位移 dx= 3.934(mm) = H /19073、梁的(恒+活)最大挠度:梁( 4), 挠跨比 = 1 /28664、风载作用下柱顶最大水平位移:H/2095< 柱顶位移容许值: H/1805、地震作用下柱顶最大水平位移:H/1907< 柱顶位移容许值: H/1806、梁的(恒+活)最大挠跨比:1/2866< 梁的容许挠跨比: 1/180所有钢柱的总重量 (Kg)=999所有钢梁的总重量 (Kg)=1126钢梁与钢柱重量之和 (Kg)=2125-----PK11 计算结束-----。
第03讲-门式刚架结构设计
《抗震规范》第9.2.5条 单层厂房钢结构：根据围护结构情况，取0.045~0.05
2.6 风荷载
《门钢规程》第3.2.3条、附录A
wk szw0
wk——风荷载标准值（kN/m2）； w0——基本风压，按《建筑结构荷载规范》的规定值乘1.05；
z——风荷载高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》规定；
2.6 风荷载
【算例01】柱距6m，檐高6m，跨度20m，上海。
《门刚规程》
《荷载规范》
最大弯矩：Mmax=111.07 kN*m 总剪力Vx：Vx=15.419 kN 总吸力Nz：Nz=57.172 kN
最大弯矩：Mmax=100.8 kN*m 总剪力Vx：Vx=26.680 kN 总吸力Nz：Nz=38.115 kN
当截面全部受压
he12he 5
he2 hehe1
当截面部分受拉
he1 0.4he
he2 0.6he
3.4 腹板的屈曲后强度
(C) 受剪腹板的有效宽度：
(1) 计算板件受剪时 的局部稳定系数
(2) 参数
当 ahw1时， k45.34 (ahw)2 当 ahw1， k5.3 44(ahw)2
w
37
hw k
当高度小于10m时，应按10m高度处的数值采用；
s——风荷载体型系数。
2.6 风荷载
表 1刚架的风荷载体型系数
分
区
建筑
端
区
类型
中间区
1E 2E 3E 4E 5E 6E 1
2
3
4
5
6
封闭式 部分封闭式
＋ 0.50 － 1.40 － 0.80 － 0.70 ＋ 0.90 － 0.30 ＋ 0.25 － 1.00 － 0.65 － 0.55 ＋ 0.65 － 0.15 ＋ 0.10 － 1.80 － 1.20 － 1.10 ＋ 1.00 － 0.20 － 0.15 － 1.40 － 1.05 － 0.95 ＋ 0.75 － 0.05
钢结构课程设计---门式刚架计算书
门式刚架计算书1、设计资料 (1)厂房柱网布置厂房为单跨双坡门式刚架（见图1－1）。
长度90m ，柱距6m ，跨度18m ，门式刚架檐高9m ，屋面坡度为1：10。
图1－1 门式刚架简图 (2)材料选用屋面材料：单层彩板。
墙面材料：单层彩板。
天沟：钢板天沟 (3)结构材料材质钢材：235Q ，22215/,125/v f N mm f N mm == 基础混凝土：225,12.5/c C f N mm = (4)荷载（标准值）Ⅰ静载：有吊顶（含附加荷载）0.52kN m Ⅱ活载：20.5/kN mⅢ风载：基本风压200.35/W kN m =，地面粗糙度为B 类，风载体型系数按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102：2002）封闭式建筑类型中间区的风荷载体型系数采用。
确定Z 值： ①180.1 1.8,2z 3.6m m ⨯==②0.40.49 3.6,2z 7.2H m m =⨯==取较小值为3.6m ，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》表A.0.2-1注3，因柱距6 3.6m m >，故风荷载取中间值。
详见图1－2所示图1－2 风荷载体型系数示意图（左风）Ⅳ雪荷载：20.2/kN m (5)其它本课程设计不考虑地震作用 2、荷载计算 (1)荷载取值屋面静载：20.5/kN m 屋面活载：20.5/kN m 轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）：20.5/kN mm风荷载：基本风压20 1.050.350.37/W kN m ⨯＝＝，按地面粗糙度为B 类； 以柱顶为准风压高度变化系数211.0,0.37/z w kN m μ==； 以屋顶为准风压高度变化系数221.0,0.37/z w kN m μ== (2)各部分作用荷载1)屋面静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯=活载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 2)柱荷载静载 标准值：0.56 3.0/kN m ⨯= 3)风荷载迎风面：柱上0.3760.250.555/w q kN m =⨯⨯= 横梁上0.376 1.0 2.22/w q kN m =-⨯⨯=- 背风面：柱上0.3760.55 1.22/w q kN m =-⨯⨯=- 横梁上0.3760.65 1.44/w q kN m =-⨯⨯=- 3、内力分析采用结构力学求解器求解内力，计算简图及结果如下：(1)静载作用下的内力计算图3-1-1 静载内力计算简图（单位：KN/m）图3-1-2 静载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-1-3 静载作用下剪力图（单位：KN）图3-1-4 静载作用下轴力图（单位：KN） (2)活载作用下的内力计算图3-2-1 活载内力计算简图（单位：KN/m）图3-2-2 活载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-2-3 活载作用下剪力图（单位：KN）图3-2-4 活载作用下轴力图（单位：KN）(3)风载作用下的内力计算1)左风情况下：图3-3-1 左风载内力计算简图（单位：KN/m）图3-3-2 左风载作用下弯矩图（单位：KN·m）图3-3-3 左风载作用下剪力图（单位：KN）图3-3-4 左风载作用下轴力图（单位：KN）2)右风情况下：右风荷载作用下，个内力图与左风荷载作用下的内力图刚好对称，不再画出。
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钢结构课程设计——门式刚架设计班级： B1143 学号： 23 姓名：彭洪波目录1 设计资料 (1)2钢架布置简图 (1)3荷载计算与荷载简图 (2)3.1荷载计算 (2)3.2荷载简图 (3)3.3内力分析 (4)3.3.1内力计算 (4)3.3.2控制截面内力组合 (7)4钢架设计 (7)4.1截面设计 (7)4.2构件验算 (8)4.2.1构件宽厚比验算 (8)4.2.2钢架柱验算 (8)4.2.3刚架梁的验算 (10)4.2.4刚架在风荷载作用下的侧位移： (12)4.3节点验算 (12)4.3.1梁柱连接节点 (12)4.3.2屋脊节点验算 (13)4.3.3 柱脚设计 (14)1 设计资料单跨双坡轻型门式刚架，钢架跨度为 12 m，高度为 7 m，柱距 9 m，屋面坡度 5 %。
刚架为等截面的梁、柱。
材料采用Q 235-B 钢材，焊条采用 E 型。
风振系数和风压高度变化系数均取1.0。
荷载：恒载横梁（含上方屋面板及檩条重） 0.50 KN/m2立柱（含墙重） 0.45 KN/m2活载风荷载 0. 35 KN/m2屋面活荷载 0.30 KN/m2雪荷载 0. 40 KN/m22钢架布置简图该厂房长度60m，跨度27m，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m、横向温度区段不大于150m，因此不用设置伸缩缝，檩条间距为1.5m。
1: 20CBA12000图2.1 刚架立面3荷载计算与荷载简图3.1荷载计算将各项面荷载值乘以柱距得出分布于刚架上的各项线荷载。
风荷载还需考虑刚架的体型系数。
活载标准值在屋面活载与雪载中选较大值。
图3.1 风荷载体型系数荷载计算如下表：表1.1 各线荷载标准值/kN/m3.2荷载简图（1）恒载：（2）屋面活载（3）风荷载（以左风为例）荷载如下图：3.3内力分析3.3.1内力计算根据各个计算简图，求得结构在各种荷载作用下的内力图如下：表格4.1 计算简图及内力值(M、N、Q)3.3.2控制截面内力组合取控制截面为下图中的A、B、C三处共四个截面：柱A、柱B、梁B、梁C。
图4.10 控制截面示意图考虑以下三种可能的组合方式：组合①：1.35×恒载+1.4×0.7活载组合②：1.2×恒载+1.4×活载组合③：1.2×恒载+1.4×0.9×（活载+风载）表4.2 各种情况下控制截面的内力截面内力恒载活载左风组合①值组合②值组合③值柱A M 0 0 0 0 0 0 N -55.35 -16.20 22.31 -90.5985 -89.04 -58.7214Q -5.44 -3.27 10.53 -10.5486 -11.106 2.6196 柱B M -38.11 -22.87 59.44 -74.9276 -54.88 0.3462 N -27.00 -16.20 22.31 -54.326 -49.68 -24.7014Q -5.44 -3.27 5.02 -10.97 -11.106 -4.953 梁B M -38.11 -22.87 54.44 -73.8611 -77.75 -5.9538 N -6.7 -4.0 6.13 -12.965 -13.64 -5.3562Q 26.69 16.02 -22.03 51.6096 54.456 24.4554 梁C M -38.11 24.75 -21.07 -27.1935 -11.082 -41.0952 N 6.79 -3.26 6.13 5.9717 3.584 11.7642Q -26.69 0.16 -3.70 -39.5595 -31.804 -36.4884 4钢架设计4.1截面设计初选梁柱截面均采用焊接工字钢 500 × 200 ×10× 16，截面特征值如下表示：4.2构件验算 4.2.1构件宽厚比验算翼缘部分：15/23515< 5.94 =1695=b/t f =y f 腹板部分：250/235250< 46.8 = 10468=/t h w w =y f 4.2.2钢架梁验算①抗剪验算梁截面的最大剪力为V max =54.46KN 考虑仅有支座架劲肋8.049.034.541/10468235/34.541/0<===y w s f t h λ f v =125N/mm 2 V u =h w t w f v =468×10×125=585000N=585KN V max =86.92KN<V u ，满足要求。
②弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算，N ＝13.64KN ； V ＝54.46KN ；M ＝77.75KN ·m因V<0.5Vu ，取V=0.5Vu ，))((222211ANf h A h h A M f f f -+=)112251364215)(2421620024224216200(2-⨯⨯+⨯⨯==332.80KN ·m>M=77.75KN ·m ，取M=M f故10)15.0(2<=--+-feu f u M M M M V V，满足要求。
③整体稳定性验算m KN · 77.75 =MK N 13.64 =Na) 柱平面内的整体稳定性验算：计算长度取横梁长度l x =12000mm ，λx =l x /i x =12000/201.7=119.14<[λ]=150，b 类截面，查表得ψx =0.441KN EA Ne EX 71.146114.1191.111225102061.1232202'0=⨯⨯⨯⨯==πλπ，βmx =1.0 )7.146164.13441.01(1018271075.770.111225441.013640)1(36'010⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=-+EX x e xmx e x N NW M A N ϕβϕ=42.38N/mm 2<f=215 N/mm 2，满足要求。
b) 横梁平面外的整体稳定验算：考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即l y =3015mm 。
对于等截面构件γ=0，μs =μw =1λy=μs l/i y0=3015/43.6=69.15，b 类截面，查表得ψy =0.7566.0396.1)4684.41615.69(1018274681122515.694320232>=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=by ψ 取ψb ’=1.07－0.282/ψby =0.868976.0)N N (75.0N N -1.02'EX0'EX0=+=t β223610/215/31.159101827868.01055.77976.011225756.035180mm N f mm N W M A N br e t e y =<=⨯⨯⨯⨯+⨯=+ϕβϕ4.2.3刚架柱的验算①抗剪验算柱截面的最大剪力为V max =11.106KN 考虑仅有支座加劲肋，8.049.0235/34.541/0<==y w s f t h λf v =125N/mm 2 V u =h w t w f v =468×10×125=585000N=585KN V max =30.80N<V u ，满足要求。
②弯、剪、压共同作用下的验算取梁端截面进行验算N=49.68KN ，V=11.10KN ，M=54.88KN ·N 因V<0.5Vu ，取V=0.5Vu ，))((222211ANf h A h h A M f f f -+=)1122549680215)(2421620024224216200(2-⨯⨯+⨯⨯==163.84KN ·m>M=54.88KN ·m ，取M=M f故10)15.0(2<=--+-f eu f u M M M M V V ，满足要求。
③整体稳定性验算m KN · 54.88 =MK N 49.68 =Na) 柱平面内的整体稳定性验算：刚架柱高H=7000mm ，梁长L=12030mm.柱的线刚度K 1=I c1/h=28181×104/6000=46968.3mm 3 梁线刚度K 2=I b0/(2ψS)=28181×104/(2×9045)=15578.2mm 3 K2/K1=0.375，查表得柱的计算长度系数μ=2.838。
刚架柱的计算长度l x =μh=25542mm 。
λx =l x /i x =25542/201.7=126.6。
0<[λ]=150，b 类截面，查表得ψx =0.404KN EA Ne EX 5.12946.1261.111225102061.1232202'0=⨯⨯⨯⨯==πλπ，βmx =1.0 )5.129456.88404.01(1018271022.2770.111225404.088560)1(36'010⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=-+EX x e xmx e x N NW M A N ϕβϕ=175.6N/mm 2<f=215 N/mm 2，满足要求。
b) 横梁平面外的整体稳定验算：考虑屋面压型钢板与檩条紧密连接，有蒙皮作用，檩条可作为横梁平面外的支承点，但为安全起见，计算长度按两个檩距或隅撑间距考虑，即l y =3000mm 。
对于等截面构件γ=0，μs =μw =1λy=μs l/i y0=3000/43.6=68.8，b 类截面，查表得ψy =0.7586.0433.1)4684.4168.68(101827468112258.684320232>=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=by ψ取ψb ’=1.07－0.282/ψby =0.873935.0)N N (75.0N N -1.02'EX0'EX0=+=t β2236310/215/92.172101827873.01022.277935.011225758.01056.88mm N f mm N W M A N br e t e y =<=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=+ϕβϕ4.2.4刚架在风荷载作用下的侧位移：I c =I b =45685cm 4，ζt = I c l/hI b =24000/9000=2.67 刚架柱顶等效水平力按下式计算： H=0.67W=0.67×15.84=10.61KN 其中W=(ω1+ω4)·h=(0.55+1.21)×9.0=15.84KNmm h mm EI Hh t c 60150/][98.31)67.22(1045685102061290001061.10)2(1243333==<=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+=μξμ4.3节点验算 4.3.1梁柱连接节点(1) 螺栓强度验算梁柱节点采用10.9级M22高强度摩擦型螺栓连接，构件接触面采用喷砂，摩擦面抗滑移系数μ=0.45，每个高强度螺栓的预拉力为290KN ，连接处传递内力设计值：N=13.64KN ，V=54.46KN ，M=77.75KN ·m 。